[发明专利]一种多孔结构超疏水绝缘薄膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多孔结构超疏水绝缘薄膜材料及其制备方法和其应用，上述制备方法包括疏水性SiO₂纳米颗粒的制备和超疏水绝缘薄膜材料的制备。现有的RTV或PRTV类绝缘产品平均使用寿命3‑5年(有机材料)，对环境污染严重，疏水性较差(接触角仅110度)。本发明提供的材料在瓷或玻璃衬底上形成多孔“有机/无机”超疏水薄膜，产品与水的接触角可达165°，其疏水性能远远高于现有RTV或PRTV类产品，且具有喷涂施工工艺简单、制备途径环境友好、产品无毒等特点。本发明的技术和方法可应用于电力绝缘子、输电线路、配电铁塔、砼杆、配电网设备、建筑防水等领域中。

技术领域

本发明涉及疏水材料技术领域，尤其涉及一种多孔结构超疏水绝缘薄膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

超疏水薄膜指与水滴接触角大于150°的薄膜，其具有防水、自清洁、防污等功能，因而在日常生活及工业领域等具有广阔的应用前景。超疏水性表面已经在自然界中得到认识，比如荷叶以及蝉翼上的超疏水自洁净表面，其优良的疏水性能得益于表面的微纳结构和低表面能成分。由于超疏水特性，荷叶能够通过在水滴滑离其表面时带走粘附在其表面的粉尘粒子和污物，从而实现自动清洁。这种自洁防污的功能在现代工业和生活的许多领域，包括开发和构造自洁防污的绝缘产品，是合乎需要的。

一个比较典型的例子，目前，电力系统除使用传统的瓷和玻璃绝缘子，相对新型的由有机材料制成的硅橡胶类外绝缘产品(包括合成绝缘子、RTV涂料及增爬裙)也在一定程度上被接受，且正在发挥瓷及玻璃绝缘子无法替代的防污闪作用。然而，瓷、玻璃绝缘子表面涂覆RTV、PRTV涂料由于材料性能、施工工艺等诸多原因，其平均使用寿命3-5年，对环境污染严重，疏水防污性能较差(接触角仅110度)，到目前为止仍仅作为补救性或临时性措施使用。同时，绝缘子涂覆PRTV等在大多数情况下只能利用短暂的停电检修时间进行施工，受现场施工条件影响，存在部分质量缺陷。上述原因导致现有绝缘子防污产品寿命及其有限，污染有毒。本发明提供一种超疏水自洁防污薄膜的制备方法，解决该类问题。

发明内容

针对上述问题，现提供一种多孔结构超疏水绝缘薄膜材料及其制备方法和其应用，旨在提供一种能克服上述缺陷、或者增强绝缘产品防污自洁功能、工艺简单、成本低廉的超疏水涂料及超疏水绝缘涂层的制备方法。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种多孔结构超疏水绝缘薄膜材料的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

1)、疏水性SiO₂纳米颗粒的制备：在乙醇中加入浓氨水并升温至40-80℃，然后加入正硅酸乙酯，搅拌1-2h后冷却，陈化18-26h，再加入六甲基二硅胺烷，搅拌3-5h，离心收集沉淀，干燥即得疏水性SiO₂纳米颗粒；

2)、超疏水绝缘薄膜材料的制备：将步骤1)中制备获得的疏水性SiO₂纳米颗粒分散至混合溶剂中，超声分散1-20min，加入粘接剂，超声1-20min，加入固化剂后摇匀，20-40s后涂布并固化于衬底的外表面上，即得超疏水绝缘薄膜材料。

本发明中浓氨水指含量为25wt％-28wt％的氨水。

上述的制备方法，还具有这样的特征，步骤1)中，以体积份数计乙醇为50-150份，浓氨水为4-12份，正硅酸乙酯为9-27份，六甲基二硅胺烷为1-20份。

上述的制备方法，还具有这样的特征，步骤2)中，每100g混合溶剂中疏水性SiO₂纳米颗粒的添加量为2-6g。

上述的制备方法，还具有这样的特征，步骤2)中，粘结剂为羟基丙烯酸树脂，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯，且每100g混合溶剂中粘结剂的添加量为0.1-1g，固化剂的添加量为0.015-0.1mL。